第三章 气隙的电气强度

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1、第三章气隙的电气强度本章节的教学内容要求：冲击电压下的气息击穿：标准波形，放电时间，伏秒特性及其实际意义，50%冲击击穿电压，放电的分散性。大气条件的影响及换算方法，提高气体间隙击穿的措施沿面放电：均匀与不均匀电场中沿面放电的基本过程和影响因素分析，提高沿面放电电压的方法。§3－1气隙的击穿时间静态击穿电压：长时间作用在气隙上能使得气隙击穿的最低电压。如果所加电压的瞬时值是变化的，或者所加电压的延续时间很短，则该气隙的击穿电压就不同于静态击穿电压（一般高于）静态击穿电压。所以，应该说，对于某一气隙，当不同波形的电压作用时，将有相应不同的击穿时间和击穿电压。一．静态击穿电压

2、Ｕ0　　　使气隙击穿的最小电压二．击穿时间tb　　　从加压的瞬时起到气隙完全击穿为止的总时间　　　由三部分组成tst0tftltbUutU0　１．ｔ0（升压时间）：　　　　电压从零升到静态击穿电压Ｕ0所需的时间　２．ｔs（统计时延）：　　　　从电压达到Ｕ0的瞬时起到气隙中形成第一个有效电子为止的时间。　３．ｔf（放电形成（发展）时延）　　　　从产生第一个有效电子的瞬时到气隙完全被击穿为止的时间这里所讲的有效电子是指该电子能发展一系列的电离过程，最后导致间隙完全击穿的那个电子。气隙中出现的自由电子并不一定能成为有效的电子（有效电子－－能发展一系列的游离过程，最后导致间隙完全

3、击穿的那个电子）。这是因为下列原因：　　有效电子：形成负离子扩散到间隙外　游离中途衰亡　　　４．tl（放电时延）：ｔl＝ｔs＋ｔf　　　tl的特点：根据电场的不同，ｔl具有分散性和随机性　　（1）在短间隙、均匀场中　　　　　　ｔf〈〈ｔs　→　ｔl＝ｔs　　　　即：均匀电场的放电时延ｔl主要是产生有效电子的时间，ｔs的长短具有统计性质，可取其平均值，称为平均统计时延。影响ｔs的因素：电极材料、外施电压、短波光照射、电场情况　　（2）在长间隙不均匀场中，由于电场的不均匀性容易产生有效电子，使　　　　　　ｔf〉〉ｔs　→　ｔl＝ｔf　　　　即：不均匀长间隙电场中，先导放电的发

4、展占放电时延的主要部分影响ｔf的因素：间隙长度、电场均匀度、外加电压§3-2气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布一．标准试验电压波形对于不同性质、不同波形的电压，气隙的击穿电压是不同的。为此，需对各种电压的波形制定统一的标准。分述如下：1、直流电压：直流试验电压大多由交流整流而得，其波形必然有一定的脉动，通常所称的电压值是指其平均值。直流电压的脉动幅值是最大值与最小值之差的一半。纹波系数为脉动幅值和平均值之比。国家标准规定，被试品上直流试验电压的纹波系数应不大于3%。2、工频交流电压：工频交流试验电压应近似为正弦波，正负两半波相同，其峰值与方均根值（有效值）之比应在以内。频

5、率一般在45-65Hz范围内。3、雷电冲击电压模拟雷电过电压，在实验室由冲击电压发生器产生。　　　分为：全波――非周期性冲击电压，很快到峰值再逐渐下降。　　　　　　截波－－雷电冲击波被某处放电而截断的波形4、操作冲击电压：操作过电压波形是随着电压等级，系统参数、设备性能、操作性质等因素而变化的，如图3-2-3。二．伏秒特性曲线　　气隙的击穿放电需要一定的时间才能完成。对于长时间持续作用的电压来说，气隙的击穿电压有一个确定的值，但对于脉冲性质的电压，气隙的击穿电压就与该电压的波形（即作用的时间）有很大关系。比如，同一个气隙，在峰值较低但延续时间较长的冲击电压作用下可能被击穿

6、，而在峰值较高但延续时间较短的冲击电压作用下可能反而不能击穿。所以，对某一定的非持续作用的电压波形，气隙的耐压性能需用外加电压的峰值和延续时间共同表示，这就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性．　伏秒特性：在电压波形一定的情况下，气隙击穿时的外加电压峰值与延续时间的关系Ｕｂ＝ｆ（tb）１．伏秒特性的作法保持一定的波形而逐级升高电压，以示波图来求取。电压较低时，击穿发生在波尾，在击穿前的瞬间，电压虽已从峰值下降到一定的数值，但该电压峰值依然是气隙击穿过程中的主要因素，因此，应以该电压峰值为纵坐标，已击穿时刻为横坐标，得到点“1”。同样的得到了点“2”，在电压升高到波峰时，击穿可

7、能正好发生在波峰，该点当然也是特性曲线上的点，当电压继续升高，击穿可能发生在还未到达波峰之前，此时的点也是伏秒特性上的点。把这些点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。关于伏秒带（分散性）：同一气隙在同一电压（包括波形和峰值）作用下，每次击穿前时间也不完全一样，具有一定的分散性。因此，一个气隙的伏秒特性，不是一条简单的曲线，而是一组曲线族。如图3-2-5所示的。族中各曲线代表不同击穿概率下的伏秒特性称为伏秒特性带。0、、、、70%、80%、、100%u0t123２．伏秒特性特点（1）伏秒特性有分散性，为一组曲线